ستنتج الكهرباء الرخيصة ليلاً ونهاراً وعلى مدار السنة.. ماذا تعرف عن ألواح الطاقة الشمسية المبتكرة التي يمكنها إنتاج الكهرباء ليلًا؟

بينما تعمل التقنيات التقليدية المستخدمة في ألواح الطاقة الشمسية، من خلال امتصاص أشعة الشمس فقط لتوليد الكهرباء، يواصل العلماء العمل لإيجاد تكنولوجيات حديثة، يمكن من خلالها توليد الكهرباء ليلًا.

وفي تكنولوجيا حديثة، يختبرها علماء في جامعتين، هما ستانفورد الأميركية ونيو ساوث ويلز الأسترالية، أظهرت التقنيات الجديدة إمكان توليد الكهرباء في الليل، من خلال تخزين الكهرباء أو الحصول على الموجات تحت الحمراء، وفق ما نقل موقع “سيا سات دايلي” العلمي.

وطوّر الباحثون بجامعة ستانفورد في ولاية كاليفورنيا الأميركية نوعًا جديدًا من ألواح الطاقة الشمسية، تجمع وتحوّل أشعة الشمس إلى كهرباء في النهار، ولكنها قادرة على تحويل الطاقة المنبعثة من التبريد الإشعاعي إلى كهرباء بعد الغروب.

إطالة عمر الألواح

قال تقرير لموقع “مونت كارلو”، إن هذه التكنولوجيا يمكنها إطالة عمر ألواح الطاقة الشمسية بشكل كبير.

وبحسب التقرير، فإن هذه التكنولوجيا ستجعل من الألواح الشمسية مصدرًا دائمًا للطاقة لأكثر من 750 مليون شخص حول العالم يعيشون في الظلام، دون أيّ مصدر للكهرباء.

ورغم أن هذه التكنولوجيا ما زالت في بدايتها، وتحتاج لأعمال تطوير قبل استغلالها تجاريًا، فإنها قابلة للانتشار بشكل كبير.

استخدام الإشعاع الحراري

أمّا عن تقنيات جامعة نيو ساوث ويلز، فقد طوّر الباحثون جهازًا يشبه نظارات الرؤية الليلية، يمكن من خلاله توليد الكهرباء من الإشعاع الحراري بوساطة ألواح الطاقة الشمسية.

ووفقًا لمجلة “إيه سي إس” العلمية، التابعة لمركز التميز “إكسيتون ساينس”، التي نشرت نتائج الأبحاث الأميركية، فقد يتمكن العالم قريبًا من استخدام الطاقة الشمسية هائلة القوة، حتى في الظلام، قريبًا، لا سيما مع التقدم الكبير في تطوير تقنيات الالتقاط الحراري.

ويسخّن الإشعاع الشمسي القشرة الأرضية بشكل كبير خلال ساعات النهار، لكن هذه الطاقة تُفقَد في برودة الفضاء عندما تغرب الشمس، لذا عمل الباحثون على اختبار الجهاز القادر على تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى طاقة كهربائية.

واستخدم الفريق، بما في ذلك أعضاء مركز التميز، جهازًا لتوليد الكهرباء يسمى “الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري”، إذ يستخدم تقنية مشابهة تمامًا لتلك الموجودة في تقنيات الرؤية الليلية.

محاكاة تقنيات قديمة

قال الباحث المساعد في مركز التميز إكسيتون ساينس، نيكولاس إيكينز دوكس، إن العالم اكتشف، في أواخر القرن 18 ومطلع القرن 19، أن كفاءة المحركات البخارية تعتمد على اختلاف درجة الحرارة عبر المحرك، ومجال الديناميكا، الآن تنطبق المبادئ نفسها على الطاقة الشمسية.

وأضاف: “توفر الشمس المصدر الساخن، وتوفر ألواح الطاقة الشمسية الباردة نسبيًا على سطح الأرض امتصاصًا باردًا، وهذا يسمح بإنتاج الكهرباء.. ومع ذلك، عندما نفكر في انبعاث الأشعة تحت الحمراء من الأرض للفضاء الخارجي، فإن الأرض هي الجسم الدافئ نسبيًا، مع الفراغ الشاسع للفضاء شديد البرودة”.

وتابع: “عادةً ما نفكر في انبعاث الضوء على أنه شيء يستهلك الطاقة، ولكن بالنسبة للأشعة تحت الحمراء، التي تجعلنا نتوهج جميعًا بطاقة مشعّة، اتضح أنه من الممكن استخراج الطاقة الكهربائية”.

ولفت إلى أنه لا توجد حتى الآن المادة “المعجزة” التي ستجعل الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري حقيقة مستخدمة في واقعنا اليومي، لكن حتى الآن، قُدِّم الدليل على إمكان تطبيق هذا المبدأ، مضيفًا: “نحن حريصون على معرفة مدى قدرتنا على تحسين هذه النتيجة في السنوات القادمة”.

اقرأ أيضًا: الشركات الصينية تتجه إلى توحيد مقاييس ألواح الطاقة الشمسية الكبيرة

أفادت عملاق صناعة الطاقة الشمسية الصينية، ترينا سولار، بأن جمعية الصناعة الكهروضوئية الصينية (سي بي آي إيه) تستعد لإعلان مجموعة من الأبعاد القياسية لوحدات الأنساق الكبيرة التي تعتمد على رقاقة 210 ملم، التي أطلقتها شركة جونغوان للرقائق الإلكترونية في عام 2019.

وأعلنت ترينا سولار أنها اتفقت مع شركات كبرى في صناعة ألواح الطاقة الشمسية على مجموعة من الأبعاد القياسية والمواصفات الفنية الأخرى لوحدات الطاقة الشمسية التي تستخدم رقائق 210 ملم، التي تُعدّ أكبر الألواح النمطية المتوفرة في السوق حاليًا.

الألواح الشمسية

توقعت ترينا سولار أن تصدر جمعية الصناعة الكهروضوئية الصينية معيار توحيد المقاييس رسميًا قبل نهاية أكتوبر/تشرين الأول الجاري، حسبما نشرته مجلة “بي في ماغازين”.

وتستخدم ألواح الطاقة الشمسية “فيرتكس” لدى شركة ترينا سولار رقاقات من قياس 210 ملم، وتعاونت الشركة مع نظيراتها في الصناعة، من أجل تطوير خصائص قياسية للوحدات النمطية، التي من شأنها أن تساعد في خفض التكاليف.

وترى شركة ترينا سولار أن وجود مجموعة قياسية من الأبعاد يهدف إلى تيسير عمل مطوري المشروعات وموردي المكونات وخفض التكاليف والتعامل مع عدم اليقين المصاحب لأحجام الوحدات والخصائص الكهربائية منذ بدء التحول إلى أنساق الرقاقات كبيرة الحجم.

توحيد المقاييس

بدأت عملية توحيد المقاييس في مايو/أيار الماضي، عندما جمعت جمعية الصناعة الكهروضوئية الصينية خبراء الصناعة وممثلين من جميع أنحاء سلسلة التوريد، من أجل الاتفاق على مجموعة من المعايير للمنتجات التي تتضمن رقاقة 210 ملم.

واختار مصنعو الخلايا والوحدات الشمسية، بما في ذلك ترينا سولار وكاناديان سولار وتونغوي، التعامل مع رقاقة 210 ملم بدلاً من منتج 182 ملم الصغيرة التي تروّج لها شركة لونجي الصينية وشركات أخرى.

ووافقت الشركات التي حضرت اجتماع جمعية الصناعة الكهروضوئية الصينية على توحيد مقاييس التفاصيل التقنية المختلفة للألواح النمطية، بما في ذلك أبعاد الوحدة وحجمها وموضع فتحات تركيب نظام التثبيت والتفاصيل الأخرى بما في ذلك تباعد الخلايا.

وستُصمَّم الألواح النمطية وفقًا لأحدث المعايير الدولية، بما في ذلك معايير IEC 61730، التي تعتمدها اللجنة الكهروتقنية الدولية ومقرها سويسرا.

وأعلنت ترينا سولار أن توحيد مقاييس الألواح الكبيرة يعني أن مصنعي الألواح النمطية 210 ملم والمستخدمين النهائيين ومقدمي حلول النظام قد حققوا توحيد الحلول للمشكلات التقنية.

وأضافت أن توحيد الألواح النمطية سيؤدي إلى تقليل تكاليف موازنة النظام (بي أو إس) وتكلفة الطاقة المتوازنة (إل سي أو إي)، ويحقق الفائدة القصوى من وحدات الطاقة وحلولها لتطبيقات الطاقة الشمسية.

المصدر: الطاقة – مواقع إلكترونية